不同降雨下地質災害危險性評價探析
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摘要：文章以山西省興縣地質災害危險性評價為例，選取坡度、坡型、坡高、植被、距河谷距離、巖土體、災點密度7個因素作為評價指標，采用信息量法，獲取研究區易發性。在易發性評價的基礎上，利用GIS的空間分析功能將10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇的降雨工況和易發性進行分析計算，得出降雨在不同重現期的地質災害危險性分區。研究表明，隨著降雨重現期的增加，低危險性分區逐漸減少，極高危險性分區逐漸增大。
1研究區概況
興縣地處山西省呂梁市西北部，黃河東岸，屬黃河流2域，總面積約3165.3km。興縣屬暖溫帶大陸性季風氣候，一年四季分明。興縣多年平均降水量為488.0mm，降水分布由東向西遞減。地形以黃土丘陵溝壑為主，三面環山。受地質構造、地層巖性等因素的控制，地勢總體上是自東向西傾斜，呈東北高西南低，并形成河谷、黃土丘陵、中山等地貌。興縣地質災害以黃土崩塌隱患為主，數量較多，威脅財產巨大。通過劃定不同降雨工況下地質災害危險性分區，能夠科學有效地進行地質災害防治。目前，國內外地質災害危險性評價常用的方法很多，比較常用的有灰色[1]關聯分析法、信息量法、專家打分法和回歸分析法等。本文以興縣全區為評價區域，在地質災害調查的基礎上，采用信息量法，基于ArcGIS平臺完成興縣地質災害危險性評價，為興縣國土空間規劃和地質災害風險管控提供依據。
2ArcGIS危險性評價
2.1基于GIS的信息量分析模型
通過計算致災因子對斜坡變形失穩所提供的信息量值，作為評價指標，能正確反映影響地質災害點破壞的基本規律。其計算原理與過程如下：1）計算單因子（指標）x提供斜坡失穩（A）的信息量iI（x/A）：i式中：S——已知評價單元總數；N——已知樣本中發生破壞的單元總數；S——有x的單元個數；N——有x的變形iiii破壞單元個數。2）在某一評價單元P種因子組合情況下，計算單元變形破壞的信息量I，即：i3）根據I的計算值，給評價單元確定等級，經統計分i析找出分界點，將區域分成不同等級。
2.2評價指標的建立和權重分配
本次評價對坡高、坡度、植被、降雨量等定量指標，取其源數據值，并作數值轉換；對坡型、距河谷距離、巖土體、災點密度等定性指標，劃分評價指標的分級標準，根據各項致災因子對影響災害體穩定的相對貢獻來取值。本次研究采用層次分析法(AHP)中的Saaty九標度法對各致災因子依照其重要性排序構造成對比較矩陣，經歸一化后即為各項因子權重值，見表1。
2.3不同工況下降雨量分區
通過收集當地氣象資料并對降雨數據進行統計分析，得出理論降雨強度—重現期分布曲線。不同工況下的降雨量[2]分布采用皮爾遜—III型分布來求解，并按照克里金插值法來計算降雨量分布圖，見圖1。
2.4危險性分區評價
通過疊加降雨因素得到不同工況下的地質災害危險性評價結果，見圖2。地質災害極高危險區主要分布在羅峪口鎮東南部、賀家會鄉及蔡家會鎮東北部，高危險區主要分布在蔚汾河流域北側、蔚汾鎮中北部及南部馬尾河流域、南川河流域等區域，中危險區主要分布在興縣中部黃土丘陵區，地質災害低危險區主要分布在興縣東部區域。隨著降雨工況重現期的增大，低危險區面積不斷減少，高危險區和極高危險區面積逐漸增大。其中，極高危險區在10年一遇降雨工況下的比例為0.7%，20年一遇降雨工況下的比例為1.2%，50年一遇降雨工況下的比例為2.1%，100年一遇的降雨工況下比例為2.9%。
3結論
利用ArcGIS的空間分析功能，將影響地質災害危險性的因素通過疊加分析得出危險性分區。通過研究不同降雨工況下的危險性分區，可合理安排極端天氣出現時的排查工作，以及不同降雨工況下地質災害的監測頻率。開展不同降雨工況下的危險性分區評價，能夠為興縣開展國土空間規劃、地質災害風險管控和十四五期間地質災害防治規劃提供參考依據。
參考文獻：
[1]張英.基于ArcGIS旬陽縣地質災害易發性分區評價[D].西安:長安大學,2014.
[2]宋宇飛,范文,李軍,杜珣.不同降雨條件下不穩定斜坡財產損失風險評價——以鎮巴縣興隆鎮為例[J].工程地質學報,2020,20(2):401-411.
作者:張宏偉 單位:山西省第一水文地質工程地質隊